54 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 5.15.2 Regime Permanente Os cálculos das temperaturas neste regime foram efetuados colocando , eliminou-se os parâmetros não necessários e trocas radiativas, resultado assim: 9)
55 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16)
Resolução da equaçao de energia utilizada no cálculo da velocidade do ar para cálculo do fluxo de calor: (9)
Resolução das equações: (10) (11)
56 (12) (13) (14) (15) (16) (17)
Resolução da equaçao de energia utilizada no cálculo da velocidade do ar para cálculo do fluxo de calor: (18)
57 6. Resultados
Os resultados obtidos estão indicados nas tabelas seguintes, comparando ambos os casos:
Resultados Caso de Estudo 1 Caso de Estudo 2 Resistência térmica entre o alumínio da lamela
interior e o ar dentro da fachada ventilada (i)
(RLi i)
5,1 11,37
Resistência térmica entre o ar da parte interior dentro da lamela e a parte exterior dentro da lamela (Rarlearli)
40637 22423
Resistência térmica entre o vidro exterior e o ar exterior (Rve e)
1,318 1,374
Resistência térmica entre o alumínio da lamela exterior e o ar dentro da lamela (RLearle)
40637 22423
Resistência térmica entre o vidro exterior e o ar dentro da fachada ventilada (i) (Rve i)
1,502 1,404
Resistência térmica entre o alumínio da lamela exterior e o ar dentro da fachada ventilada (i) (Rle i)
5,1 11,37
Resistência térmica entre o alumínio da lamela interior e o ar dentro da lamela (RLiarli)
40637 22423
Resistência térmica entre o vidro interior e o ar do compartimento (ii) (Rvi ii)
2,722 1,809
Resistência térmica entre o vidro interior e o ar dentro da fachada ventilada (i) (Rvi i)
1,502 1,926
Tabela 11 – Tabela de comparação de resultados de resistências térmicas dos Casos de Estudo 1 e 2
58 Resultados Caso de
Estudo 1
Caso de Estudo 2
Temperatura do ar dentro da lamela lado exterior
(Tarle)
47,89 77,17
Temperatura da sala (Tii) 20,03 10,24
Temperatura do vidro exterior (Tve) 38,76 34,15
Temperatura do ar dentro da lamela lado interior
(Tarli)
43,83 72,78
Temperatura fora da sala (Tiii) 20 10
Temperatura do vidro interior (Tvi) 21,59 18,05
Temperatura do ar injetado dentro das lamelas (Td) 10 10
Temperatura da parte exterior da lamela (Tle) 53,62 82,56
Temperatura exterior (Te) 10 10
Temperatura da parte interior da lamela (TLi) 53,62 82,56
Temperatura da fachada ventilada (Ti) 21,39 11,95
59 Resultados Caso de Estudo 1 Caso de Estudo 2 Velocidade do ar na caixa de lamelas (v) 0,08774 0,09022
Velocidade do ar nas lamelas (v’l) 0,00000774 0,00005357
Tabela 13 – Tabela de Comparação de Resultados de velocidades dos Casos de Estudo 1 e 2
Caudal mássico da caixa de lamelas (m’) 0,01771 0,01821
Tabela 14 – Tabela de comparação de resultados de caudal mássico dos Casos de Estudo 1 e 2
Efetuando uma análise aos resultados finais de temperaturas, velocidade do ar e caudal mássico, chegou-se às seguintes conclusões:
Em termos de temperaturas, consegue-se atingir menores valores na sala utilizando as características da fachada ventilada do caso de estudo 2;
Em termos de velocidade do ar, tanto na caixa de lamelas como nas próprias lamelas, é relativamente superior na fachada ventilada do caso de estudo 2. Tal situação deve-se ao facto de estas terem menor tamanho e espaço entre elas, o que consequentemente aumenta a velocidade de circulação do ar;
O caudal mássico na caixa de lamelas é superior no caso de estudo 2, devendo-se ao facto da menor dimensão das lamelas permitir uma maior área de ar na caixa e consequentemente um maior caudal.
60
Na tabela 15 apresentam-se os valores de caudal volúmico para ambos os casos de estudo. Estes permitem assim determinar o caudal de renovação do ar, que é dado pela área de fachada existente e a velocidade do ar.
Caso de Estudo 1 Caso de Estudo 2 Caudal volúmico (m3/h) 0,01771 kg/s
54,96m3/h
0,01821m3/s 56,51m3/h
Área fachada (m2) 0,80 m2
Tabela 15 – Valores resultantes para cálculo de caudal de renovação de ar
Dado que para uma pessoa é necessário pelo menos um caudal de 35m3/h, o número de pessoas que o caudal, para o caso de estudo 1 e caso de estudo 2, satisfaz é dado pela expressão que se segue:
Para o caso de estudo 1, tem-se que:
Para o caso de estudo 2, tem-se que:
Na tabela seguinte podem ser observados os valores calculados:
Caudal volúmico (m3/h) Número de pessoas Caso de Estudo 1 54,96m3/h 1
Caso de Estudo 2 56,51m3/h 1
61
Ou seja, para o caudal volúmico que nos é dado, pode-se ter 1 pessoas numa sala com uma fachada destas dimensões.
Assim sendo, é possível prever que para uma fachada de uma moradia,com uma área de fachada por exemplo 5m x 3m, qual a quantidade “fachadas” identicas a esta é possível ter para atingir níveis de qualidade do ar aceitáveis. Logo, se, para uma área de fachada de 0,80 m2 pode-se ter uma pessoa, então para uma área de 15 m2 já se tem uma margem de 18 pessoas em simultâneo no compartimento com este tipo de fachada ventilada.
Os valores do fluxo de energia, para cada caso de estudo e de acordo com a (Eq.25), são:
Caudal volúmico (m3/s) Fluxo de Energia (W)
Caso de Estudo 1 0,01771 26.30
Caso de Estudo 2 0,01821 36,42
Tabela 17 – Tabela de relação de valores caudal volúmico / número de fluxo de energia
De acordo com os resultados obtidos, é possível concluir que o caso 2, fachada com lamelas pequenas amovíveis, tem um maior fluxo de energia que o caso 1, fachada com lamelas grandes fixas, permite uma maior fluidez do ar.
62 7. Perspetivas Futuras
Como perspetivas de evolução futura, o estudo deve ser aprofundado de forma a aperfeiçoar os resultados e métodos construtivos, não só em termos de modelação integral mas também em termos de modelação diferencial, por forma a obter as variações de escoamentos, intensidades de turbulências e outros parâmetros importante relevância.
O cálculo do campo de velocidade e temperatura no interior da fachada através de software baseado em modelos de Método Computacional de Dinâmica de Fluidos é também uma mais- valia.
Poderá também avaliar-se a hipótese de cálculo de toda a taxa de renovação do ar experimental, de forma a se poder validar o modelo através de dados experimentais e poder aplicar este modelo a fachadas de maiores dimensões.
63 8. Conclusão
Após todo o estudo e avaliação de utilização de fachadas com camada de vidro duplo ventiladas, com um dispositivo amovível de sombreamento no seu interior, pode-se concluir que é possível atingir níveis de qualidade do ar interior bastante aceitáveis.
São as lamelas e a possibilidade de regular a inclinação das mesmas em função da radiação solar e da temperatura que permite controlar a temperatura interior sem pôr em prática o recurso a equipamentos elétricos para a climatização do espaço.
Em termos de temperaturas, consegue-se atingir valores bastantes aceitáveis no habitáculo, principalmente no caso de estudo 2.
Em termos de velocidade do ar e caudal mássico, tanto na caixa de lamelas como nas próprias lamelas os valores a atingir são bastante favoráveis, embora a velocidade e caudal serem menores no caso de estudo 1. Esta diferença deve-se ao facto de as lamelas terem maior tamanho e espaço entre elas, o que consequentemente diminui a velocidade de circulação do ar e o caudal mássico.
O fluxo de energia no caso de estudo 2 é maior, o que permite uma maior fluidez do ar na fachada.
Pode-se ainda afirmar que no caso de estudo 1 e devido ao facto das lamelas apresentarem maior espaço entre si, a quantidade de radiação solar que passa através das mesmas é muito pouca, enquanto no caso de estudo 2 é praticamente nula.
Assim, conclui-se que em termos de qualidade de ar interior e valores, quer de temperaturas e velocidades de ar como caudal mássico, o caso de estudo 2 tem melhores probabilidades de, futuramente, ser um modelo a estudar e aplicar na construção.
64
Com este estudo é possível prever, teoricamente, a quantidade de pessoas que se pode garantir qualidade do ar numa habitação. A importância de melhoria da qualidade do ar interior, do conforto térmico e consequentemente a obtenção de redução significativa de consumo energético de vários sistemas de ventilação estão cada vez mais assentes, por isso pretende-se estudar novas metodologias que o permitam.
Apresenta-se assim algumas das vantagens mais consideráveis que se pode obter num curto, médio e longo prazo:
A curto prazo:
Imagem moderna e robusta
Construção limpa e eficaz
Estética evoluída A médio prazo:
Conforto térmico continuado
Economia acentuada nos custos de climatização, tanto no Inverno como no Verão
Revestimento que não se desgasta com a passagem dos anos e que não apresenta as patologias comuns dos revestimentos tradicionais
A longo prazo
Diminuta exigência ou mesmo ausência de manutenção
Componentes interiores do edifício com maior duração e eficácia prolongada
65 9. Referências bibliográficas
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